Alat kecerdasan buatan baru dapat menggagalkan mutasi COVID-19

USC Para peneliti telah mengembangkan metode baru untuk menangkal mutasi virus corona yang muncul dan mempercepat pengembangan vaksin untuk menghentikan patogen yang bertanggung jawab membunuh ribuan orang dan merusak ekonomi.

Dengan menggunakan kecerdasan buatan (AI), tim peneliti di USC Viterbi School of Engineering telah mengembangkan metode untuk mempercepat analisis vaksin dan memasukkan terapi medis pencegahan potensial terbaik.

Metode ini mudah diadaptasi untuk menganalisis potensi mutasi pada virus, memastikan bahwa vaksin terbaik yang mungkin dengan cepat diidentifikasi – solusi yang memberikan keuntungan besar bagi manusia atas infeksi yang berkembang. Model pembelajaran mesin mereka dapat mencapai siklus desain vaksin yang pernah memakan waktu berbulan-bulan atau bertahun-tahun dalam hitungan detik dan menit, kata studi tersebut.

“Kerangka kerja AI ini, diterapkan pada spesifik virus ini, dapat memberikan kandidat vaksin dalam hitungan detik dan memindahkan mereka dengan cepat ke uji klinis untuk mencapai terapi medis preventif tanpa mengorbankan keselamatan,” kata Paul Bogdan., Associate Professor Teknik Elektro dan Teknik Komputer di USC Viterbi dan Koresponden Riset. “Selain itu, dapat diadaptasi untuk membantu kita tetap terdepan dari virus korona saat bermutasi di seluruh dunia.”

Penemuan ini muncul hari ini (5 Februari 2021) di Nature Research’s Laporan Ilmiah

Saat diterapkan ke SARS-CoV-2 – virus yang menyebabkannya COVID-19 – Model komputer dengan cepat menghilangkan 95% senyawa yang mungkin dapat menyembuhkan patogen dan menentukan pilihan terbaik, kata studi tersebut.

Metode bantuan AI memperkirakan 26 vaksin potensial yang akan bekerja melawan virus corona. Dari jumlah tersebut, para ilmuwan telah mengidentifikasi 11 yang terbaik di antaranya untuk membuat vaksin multi-epitop yang dapat menyerang protein protein yang digunakan oleh virus corona untuk mengikat dan menembus sel inang. Vaksin menargetkan wilayah – atau epitop – infeksi untuk menghancurkan protein, yang menetralkan kemampuan virus untuk bereplikasi.

Selain itu, para insinyur dapat membuat vaksin multi-epitop baru untuk virus baru dalam waktu kurang dari satu menit dan memastikan kualitasnya dalam satu jam. Sebaliknya, proses pengendalian virus saat ini memerlukan pembiakan patogen di laboratorium, menonaktifkan, dan menyuntikkan virus yang menyebabkan penyakit. Prosesnya memakan waktu dan membutuhkan waktu lebih dari satu tahun; Sementara penyakit itu menyebar.

Metode USC dapat membantu menangkal mutasi COVID-19

Metode ini sangat berguna pada tahap pandemi ini, karena virus corona mulai bermutasi pada populasi di seluruh dunia. Beberapa ilmuwan khawatir mutasi dapat meminimalkan keefektifan vaksin Pfizer dan Moderna yang kini beredar. Varian terbaru dari virus, yang telah muncul di Inggris Raya, Afrika Selatan dan Brasil, tampaknya menyebar lebih mudah, yang menurut para ilmuwan akan dengan cepat menyebabkan lebih banyak kasus, kematian dan perawatan di rumah sakit.

Tetapi Bogdan mengatakan bahwa jika SARS-CoV-2 menjadi tidak terkendali dari vaksin saat ini atau jika vaksin baru diperlukan untuk menangani virus lain yang muncul, maka metode bantuan AI USC dapat digunakan untuk merancang mekanisme pencegahan lainnya dengan cepat.

Sebagai contoh, studi tersebut menjelaskan bahwa ilmuwan USC hanya menggunakan satu epitop sel B dan satu epitop sel T, sementara menerapkan kumpulan data yang lebih besar dan kombinasi yang lebih mungkin dapat mengembangkan alat desain vaksin yang lebih komprehensif dan lebih cepat. Studi tersebut memperkirakan bahwa metode tersebut dapat membuat prediksi yang akurat dengan lebih dari 700.000 protein berbeda dalam kumpulan data.

“Kerangka rancangan vaksin yang diusulkan dapat mengatasi tiga mutasi yang paling umum diamati dan diperluas untuk mengatasi mutasi yang berpotensi tidak diketahui lainnya,” kata Bogdan.

Data mentah untuk penelitian ini berasal dari database bioinformatika raksasa yang disebut Immune Epitope Database (IEDB), tempat para ilmuwan di seluruh dunia mengumpulkan data tentang virus corona, di antara penyakit lainnya. IEDB berisi lebih dari 600.000 epitop yang diketahui dari sekitar 3.600 spesies berbeda, bersama dengan Virus Sumber Daya Patogen, sebuah gudang informasi pelengkap tentang virus patogen. Urutan genom dan protein puncak SARS-CoV-2 berasal dari Pusat Informasi Bioteknik Nasional.

COVID-19 telah mengakibatkan 87 juta kematian dan lebih dari 1,88 juta kematian di seluruh dunia, termasuk lebih dari 400.000 kematian di Amerika Serikat. Ini telah menghancurkan struktur sosial, keuangan dan politik di banyak negara.

Referensi: 5 Februari 2021, Laporan Ilmiah.
DOI: 10.1038 / s41598-021-81749-9

Penulis penelitian ini adalah Bogdan, Zikun Yang dan Shahin Nazaryan dari Departemen Teknik Elektro dan Teknik Komputer Ming Xie di USC Viterbi.

Dukungan untuk studi ini datang dari National Science Foundation (NSF) di bawah Career Award (CPS / CNS-1453860) dan hibah NSF (CCF-1837131, MCB-1936775 dan CNS-1932620); hibah dari U.S. Army Research Service (W911NF-17-1-0076); Badan Proyek Penelitian Pertahanan Tingkat Lanjut (DARPA) Penghargaan Fakultas Muda dan Penghargaan Direktur (N66001-17-1-4044) dan Beasiswa Northrop Grumman.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Skrining sinar-X mengidentifikasi obat yang menjanjikan untuk pengobatan COVID-19

Sebuah tim peneliti, termasuk ilmuwan MPSD, telah mengidentifikasi beberapa kandidat untuk melawan obat tersebut SARS-CoV-2 coronavirus menggunakan sumber cahaya sinar-X PETRA III di German...

Teori konspirasi memengaruhi perilaku kita – bahkan jika kita tidak mempercayainya!

Paling tidak karena COVID-19 pandemi, teori konspirasi lebih relevan dari sebelumnya. Mereka diberitakan dan didiskusikan di hampir semua media dan komunikasi. Tapi...

“Doodle Ringan” Nyata dalam Waktu Nyata

Para peneliti di Tokyo Metropolitan University telah merancang dan menerapkan algoritme yang disederhanakan untuk mengubah garis yang digambar secara bebas menjadi hologram pada CPU...

Teleskop Webb NASA menyertakan tabir surya seukuran lapangan tenis untuk perjalanan jutaan kilometer

Kedua wajah tabir surya James Webb Space Telescope dinaikkan secara vertikal untuk mempersiapkan pelipatan lapisan tabir surya. Kredit: NASA / Chris Gunn Insinyur bekerja...

Mineralogi Hangat Global Mengelola Pusat Perlindungan Kehidupan Batin

Tim lapangan DeMMO dari kiri ke kanan: Lily Momper, Brittany Kruger, dan Caitlin Casar mengambil sampel air yang meledak dari toilet DeMMO. Pendanaan:...

Newsletter

Subscribe to stay updated.